不同水氮优化组合模式对冬小麦产量形成及水氮资源利用效率的影响

针对华北平原冬小麦生产中氮肥及灌水存在严重浪费,进而引起环境污染问题进行了研究。在传统灌溉一优化施肥、优化灌溉一传统施肥、优化水肥、秸秆还田优化水肥及传统水肥条件下,冬小麦单位面积收获穗数和子粒产量无显著性差异。优化水肥和秸秆还田优化水肥冬小麦穗粒数显著减少,千粒重显著提高。所有处理间冬小麦水分利用效率无显著性差异。传统灌溉一优化施肥、优化水肥及秸秆还田优化水肥氮肥当季利用率显著提高,因此达到了挖掘冬小麦的节肥潜力,提高优化灌溉条件下氮肥利用效率的目的。     

不同施肥条件下夏玉米的干物质积累、产量及氮肥利用效率

针对我国华北地区夏玉米生产中所面临的氮素污染和秸秆资源严重浪费等问题，中国农业大学和德国霍恩海姆大学(Hohenheim University of Germany)自1999以来开展了中德国际合作项目“华北平原作物高产高生产力条件下环境可承受的持续农业研究”。研究表明：在同一时期，优化施肥、秸秆还田优化施肥与传统施肥夏玉米干物质积累量无显著性差异。拔节到吐丝，优化施肥的干物质日增长量和干物质积累量并不低于传统施肥，吐丝到灌浆，略低于传统施肥；秸秆还田优化施肥两阶段的干物质日增长量和干物质积累量最高。3处理间夏玉米产量无显著性差异。优化施肥和秸秆还田优化施肥条件下，氮肥当季利用率显著高于传统施肥。     

免耕条件下秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统土壤养分和酶活性的影响

为研究免耕条件下秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统土壤养分和酶活性的影响,于西北农林科技大学校内试验地进行试验,设3个秸秆还田水平:秸秆全量还田、秸秆半量还田、秸秆不还田,施肥和不施肥2个施肥水平,共6个处理,以秸秆不还田+不施肥作为对照,研究秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统一年内两季不同作物收获期0~40 cm土层土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明,冬小麦和夏玉米收获期土壤不论是0~20 cm还是20~40 cm土层,秸秆全量还田+施肥和秸秆半量还田+施肥处理相比秸秆不还田+不施肥均能增加土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,并且高于秸秆还田+不施肥处理;秸秆全量还田+施肥处理下的冬小麦土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性比秸秆不还田+不施肥处理的0~20 cm土层分别提高92.34%,87.91%,4.94%,62.41%;对于夏玉米而言,秸秆全量还田+施肥相比秸秆不还田+不施肥处理的0~20 cm土层提高了土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶,分别提高了68.54%,49.11%,149.84%,10.38%。可见,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶在秸秆全量还田+施肥的处理下活性最高,并且土壤脲酶与全氮和碱解氮相关性最好,碱性磷酸酶与全氮、速效钾和速效磷的相关性比较好,过氧化氢酶与速效钾和速效磷的相关性比较好,蔗糖酶与有机碳的相关性比较好,且均呈正相关。以上结果表明,秸秆还田配施化肥可以提高土壤质量。     

小麦秸秆还田对玉米生长发育及产量的影响初探

研究田间条件下,小麦秸秆全量还田对下茬作物玉米生长发育及产量的影响,以期为实现科学合理的秸秆还田农艺措施提供科学依据。试验设正常施肥、不施肥,不浇水、浇2次透水条件下全量、2倍量和无小麦秸秆还田,共8个处理。通过田间试验,研究小麦秸秆还田对玉米幼苗生长和成熟期生物学与经济性状的影响试验,测定了玉米的出苗率、根系2次活力、生物学性状。结果显示,在水肥充足、小麦秸秆全量还田条件下,玉米幼苗的生长状况明显优于无小麦秸秆还田和2倍量还田的玉米幼苗,小麦秸秆还田的有无与多少都会对玉米幼苗的生长产生一定的影响;随着时间的推移,小麦秸秆对玉米幼苗生长的影响减弱,各处理间差异不显著,玉米长势均良好。玉米成熟期考种结果表明,2倍量小麦秸秆还田浇2次透水的处理较对照1增产2861.95 kg/hm²,增长率达68%;全量小麦秸秆还田浇2次透水的处理较对照1增产2567.34 kg/hm²,增长率达61%;而仅浇2次透水无小麦秸秆还田的对照2较对照1增产2525.25 kg/hm²,增长率为60%。可见,通过农艺措施调节,能减轻过量秸秆的负效应,降低秸秆还田对下茬作物的不良影响,从而提高农作物的产量和品质,正常施肥条件浇2次透水的小麦秸秆全量还田处理有显著增产效果。     

秸秆还田结合秋覆膜对旱地冬小麦耗水特性和产量的影响

秸秆还田和秋覆膜是西北旱地雨养农业区冬小麦生产中有效的节水增产措施。为明确西北半干旱雨养农业区不同作物秸秆还田结合秋覆膜种植模式下冬小麦田土壤蓄水保墒和节水增产效果,于2011年9月至2013年6月连续2个小麦生长季在甘肃省通渭县进行了田间定位试验,比较玉米秸秆还田结合秋覆膜、单一玉米秸秆还田、麦秸秆还田结合秋覆膜、单一麦秸秆还田和传统平作种植对西北旱地冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,与传统平作相比,冬小麦全生育期秸秆还田结合秋覆膜处理0～200 cm平均土壤贮水量在2011—2012和2012—2013年度分别提高6.1%和9.6%,而单一秸秆还田分别提高0.7%和4.6%。在降水偏多的2011—2012年度,除玉米秸秆还田结合秋覆膜处理冬小麦全生育期0～200 cm土壤贮水消耗量比传统平作低19.0 mm (P0.05)外,其余各处理无显著差异;在降水偏少的2012—2013年度,秸秆还田及秸秆还田结合秋覆膜处理平均比传统平作多耗水39.1 mm,其中,两个秸秆还田结合秋覆膜处理显著增加冬小麦返青至拔节阶段的耗水量,显著降低开花至成熟阶段耗水量,并增加了对深层土壤水分的调用。与传统平作相比,秸秆还田结合秋覆膜处理可使小麦籽粒产量提高31.0%～69.4%,水分利用效率提高25.6%～43.0%;而单一秸秆还田的小麦籽粒产量提高1.2%～28.0%,水分利用效率提高3.0%～11.6%。以玉米秸秆还田结合秋覆膜处理增产效果最好,2年平均籽粒产量和水分利用效率分别较传统平作提高51.1%和41.7%,且显著高于其他处理。因此,玉米秸秆还田结合秋覆膜种植模式能显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,适宜在西北旱农区小麦生产中应用。     

水肥管理及秸秆还田对设施菜田土壤钾素淋洗的影响

针对设施蔬菜传统水肥管理模式中钾素过量投入、因缺镁造成果类蔬菜品质下降等问题,以一年两季设施番茄为研究对象,通过对不同土壤深度钾素淋洗的周年动态监测,研究了不同水肥管理模式及秸秆还田对设施菜田土壤钾素淋洗的影响。结果表明,滴灌施肥处理下菜田平均每季钾素盈余394 kg/hm2,明显低于漫灌施肥处理;滴灌施肥菜田0~60 cm土层土壤速效钾累积程度小于漫灌施肥,且显著降低了钾素淋洗量,50,90 cm处平均每季淋洗量分别为15.9,4.2 kg/hm2,而漫灌施肥体系则分别达到26.9,16.9 kg/hm2,漫灌体系过量灌溉和施肥是导致钾素大量淋洗的根本原因;漫灌体系下添加秸秆后有降低表层土壤速效钾积累的趋势,增加了土壤钾素淋洗。     

不同施氮措施对冬小麦氮肥利用率和土壤硝态氮积累的影响

为了提高氮素的经济效益,减少氮素产生的农业面源污染,采用大田试验的方法,在子牙河流域研究不同氮肥用量和施肥措施对冬小麦产量、氮肥利用效率和土壤硝态氮残留的影响。结果表明,与习惯施肥相比,优化施肥措施在氮素总量降低30%、磷钾肥用量不变的基础上,冬小麦产量略有增加,但差异不显著。优化施肥措施的4个处理显著提高了冬小麦的氮肥利用率和农学效率,其中氮肥利用率比习惯施肥提高了18.95%~51.21%。与习惯施肥相比,冬小麦收获期1.2 m土层硝态氮残留,优化施肥、优化施肥+有机肥、优化施肥-秸秆还田、缓控肥+有机肥分别减少116.25,70.80,63.81,108.95 kg/hm2。综合经济效益与生态效益,施氮量减少30%的优化施肥和施氮量减少53%的控释氮肥措施均比农民习惯施肥更合理,是值得推荐的氮肥措施方式。     

灌溉与秸秆覆盖条件下冬小麦农田小气候特征

采用四种灌溉方式和有无秸秆覆盖的组合处理，研究了灌溉与秸秆覆盖结合条件下冬小麦农田的小气候特征。结果表明，从2月份开始，覆盖处理在14:00时的土壤温度明显低于不覆盖处理。秸秆覆盖能够降低近地面空气湿度和提高近地面空气温度，在灌溉条件下表现尤为明显。灌溉能够降低近地面的湍流交换系数和湍流热通量，提高潜热通量，而秸秆覆盖的作用相反。秸秆覆盖具有增强灌溉水入渗能力的作用。秸秆覆盖显著降低冬小麦的产量和水分利用效率(WUE)。     

微喷补灌水肥一体化对冬小麦产量及水分和氮素利用效率的影响

为探明微喷补灌水肥一体化对冬小麦产量及水分和氮素利用效率的影响,于2019—2021年冬小麦生长季进行不同水肥管理模式试验。以山农29为试验材料,采用裂区设计,设置畦灌(W1)、微喷补灌(W2)两个主区,设置拔节期随水追施均匀供氮(T1)和开沟条施局部供氮(T2)两个副区。结果表明,与W1处理相比, W2处理全生育期灌水量两年度分别减少53.3 mm和45.9 mm,节约用水35.5%和30.6%。同一灌溉模式下, T2处理施肥行在开花期0～80 cm土层和成熟期0～120cm土层土壤硝态氮含量均显著高于T1处理。W1模式下,T1处理开花期和成熟期0～30cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层,开花期和成熟期0～100cm土层根长密度、根表面积密度显著高于T2处理的施肥行和非施肥行,开花后0～20 cm土层根系活力、开花后氮素同化量和营养器官氮素向籽粒转运量、氮肥偏生产力、氮素利用效率、水分利用效率和籽粒产量与T2处理均无显著差异。W2模式下, T1处理开花期和成熟期0～60 cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层,开花期和成熟期0～100 cm土层根长...     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦–夏玉米轮作系统中干物质生产和水分利用效率的影响

为探讨黄淮海地区一年两熟制下土壤耕作方式与秸秆还田相结合的适宜模式,2010—2012年进行了两年度的田间试验,研究不同处理对冬小麦–夏玉米轮作系统干物质生产和水分利用效率的影响。通过比较常规耕作+秸秆还田、常规耕作+无秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+无秸秆还田、深松+秸秆还田、深松+无秸秆还田6个处理,发现深松(耕)与秸秆还田可以增加冬小麦和夏玉米的农田耗水量,降低休闲期农田耗水量,提高作物叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率和茎秆伤流量,促进植株干物质积累,进而提高作物籽粒产量和水分利用效率。耕作方式与秸秆还田对冬小麦和夏玉米的干物质生产和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的作物干物质积累量分别提高19.3%和22.9%,周年作物产量分别提高18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高15.9%和15.1%,且两处理无显著差异。因此认为,与本试验相似环境条件下,宜在秸秆还田的基础上配合深松或深耕。     

优化水肥和传统水肥对冬小麦生长发育及产量的影响

在优化水肥条件下，冬小麦生育进程与传统水肥一致，株高、单位面积总茎数、叶面积指数和干物质积累量的动态变化与传统水肥差异不明显，物质生产结构优于传统水肥处理，主茎上四叶总叶面积略有减少，其基部节间长度明显缩短，穗下节间增长，穗数略微增加，穗粒数减少，收获时千粒重优势显著，最终产量略高于传统水肥。     

长期定位条件下秸秆还田对土壤有机碳及腐殖质含量的影响

为了探讨不同秸秆还田条件对土壤有机碳与腐殖物质含量的影响,利用连续进行6年的莱阳潮土区长期定位秸秆还田试验,研究了小麦-玉米秸秆还田条件下,施用氮肥以及不施肥或单施有机肥对土壤有机碳及腐殖物质的影响。结果表明,在供试的5个处理中,两季秸秆还田施肥处理(WCN)的有机碳以及腐殖物质含量最大,为最优处理。主要效应从大到小依次是氮肥、有机肥、秸秆还田+氮肥、秸秆还田。与对照(CK)相比,氮肥与秸秆配施大幅增加土壤胡敏酸(HA)、胡敏素(HM)、富里酸(FA)含量并使之处于稳定水平上,与单施有机肥相比,随着年限增加,秸秆与氮肥配施(WN、WCN)能够显著增加土壤腐殖质各组分含量,其中两季秸秆还田施氮肥(WCN)处理增幅最显著。通过对不同秸秆还田模式下土壤有机碳、腐殖质含量变化趋势的研究,表明秸秆还田与氮肥配施能够提高土壤有机碳含量,提高土壤腐殖质品质。     

秸秆还田条件下适量施氮对冬小麦氮素利用及产量的影响

2011—2012和2012—2013年生长季,通过田间定位试验,研究了秸秆还田配施氮肥对冬小麦干物质积累、氮效率、土壤硝态氮积累及产量的影响。与单施氮肥(对照)相比,秸秆还田显著提高冬小麦全生育期干物质积累总量,降低开花前干物质积累量及其占全生育期比例;秸秆还田配施纯氮225 kg hm–2处理的氮肥偏生产力、氮素利用效率、氮素收获指数分别提高7.5%、6.4%和5.2%。秸秆还田显著降低了不同土层硝态氮积累量,尤其是0~30 cm和30~60 cm土层。秸秆还田配施纯氮225 kg hm–2的产量最高,且显著高于其他处理,增产幅度最大,因此可作为当地秸秆还田模式下适宜推荐的施氮量。     

不同秸秆还田量对安麦13产量及产量要素的影响

麦-玉轮作是我国华北地区最常见的粮食种植模式,秸秆还田是该地区普遍的秸秆处理方式。本文以安麦13为研究对象,研究麦-玉轮作条件下不同秸秆还田量对安麦13产量及产量要素的影响。结果表明,在安阳现有的气候条件、耕作制度和技术条件下,相对于50%秸秆还田,75%秸秆还田下小麦容重显著增大;不同秸秆还田量没有对小麦千粒重和单穗重产生显著影响;75%和100%秸秆还田较50%秸秆还田小麦米穗数分别增多6.86%和4.85%;75%秸秆还田较50%秸秆还田小麦产量增加10.81%,在3个处理中产量最高;综合考虑认为75%秸秆还田量对安麦13生产最合适。     

耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。     

山东滴灌冬小麦水肥一体化技术规程

水肥一体化滴灌技术是基于作物生长特性和环境状况等条件,借助新型滴灌系统,在灌溉的同时将肥料配兑成肥液一起输送到作物根部土壤,确保水分养分均匀、准确、定时定量地供应,达到节水节肥、提高水肥利用效率、增产增收等效果。滴灌施肥技术方法是影响作物水肥利用率的关键因素之一,但其当前主要应用于经济作物,对于华北平原冬小麦种植区滴灌施肥技术的应用刚刚起步,还缺乏相应的滴灌施肥技术参数。因此,本研究以华北平原山东省为例,提出了山东滴灌冬小麦水肥一体化技术规程,规定了冬小麦滴灌水肥一体化技术要求、滴灌设备、水分管理、养分管理、设备维护等管理技术要点,适用于山东省冬小麦滴灌栽培,以期为推进区域农业持续发展,促进冬小麦高效滴灌施肥推广提供一定的理论依据。     

气候变化下水肥及CO2对冬小麦生长的影响模拟

从机理上研究冬小麦最优水肥管理措施及其对大气CO2浓度变化的适应性,对保障粮食安全、促进农业可持续发展有重要意义。基于DSSATv4.5 模型中的CERES-Wheat 模块,模拟开封市冬小麦2001—2010 年气象条件变化对冬小麦开花期、成熟期的影响;设定42 种水肥组合方式,分析水肥因素对冬小麦产量的影响,同时选取出最优水肥组合方式;在最优水肥组合方式支持下,模拟不同大气CO2浓度水平下冬小麦的生长状况,分析CO2的施肥效应。研究结果表明：冬小麦开花期、成熟期随降水量的增加有所提前;生长期平均温增加能够明显促进冬小麦开花期、成熟期提前;灌溉量、施肥量的增加对冬小麦产量带来先快速增长后趋于稳定的增产效果,但过量施肥或灌溉均会导致不同程度的减产;大气CO2浓度增高对冬小麦有明显的增产效果,同时其各项生产指标也随CO2浓度增高而表现出平稳增长的趋势。可得出结论：冬小麦开花期、成熟期较晚的年份其生长期平均温均在11.0℃以下;控制施肥量300 kg/hm2、灌溉量200 mm左右的水肥组合能够达到理想的冬小麦高产节约种植效果;未来40 年的大气CO2浓度增高会对冬小麦种植带来明显的增产效应。     

秸秆还田对双季稻产量和土壤钾素平衡的影响

探究秸秆还田对水稻产量和土壤钾素平衡的效应,为安徽双季稻区秸秆还田和钾素合理利用提供科学依据。本试验于2013—2015年在安徽省桐城市进行,试验共设置5个处理,分别为：不施肥(CK)、不施肥+秸秆还田(CK+S)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+秸秆还田(NPK+S)、氮磷+80%钾+秸秆还田(NP+80%K+S)。结果显示：无论是在施肥和不施肥条件下,秸秆还田对水稻产量都没有显著负效应,而且秸秆还田替代20%化学钾肥不会减少水稻产量;CK+S、NPK和NPK+S处理的钾素表观平衡系数分别为0.90、0.48、1.40,说明单施化肥不能减缓作物对土壤钾素的消耗,秸秆还田可以显著提高土壤速效钾含量,有利于土壤钾素的收支平衡,对维持当地土壤钾素水平具有重要意义。     

秸秆还田对冬小麦农田土壤无机氮和土壤脲酶的影响

为研究秸秆还田对冬小麦农田土壤无机氮和土壤脲酶的影响,2006-2007年小麦生长季在河南省滑县进行了田间小区定位试验。结果表明,冬小麦生长后期,10～30 cm土层,秸秆还田处理土壤硝态氮含量低于秸秆未还田的处理,秸秆还田有利于冬小麦对土壤硝态氮的吸收和利用。秸秆还田影响了土壤铵态氮的分布,提高了土壤铵态氮含量。冬小麦生长前期和成熟期,秸秆还田处理土壤脲酶活性较高,生产管理中应减少氮肥施用;进入抽穗期和灌浆期,秸秆还田处理土壤脲酶活性较低,应增加氮肥施用。     

不同滴灌施肥频次对中强筋小麦籽粒灌浆特性及籽粒形态的影响

为有效提高冬小麦千粒质量，探究不同滴灌施肥频次对黄淮海麦区中强筋小麦籽粒灌浆和成熟籽粒形态的影响，在田间试验条件下，选用不同中强筋冬小麦品种为试验材料，开展了施氮总量(尿素形式)210 kg/hm²和灌溉总量120 mm下不同滴灌施肥频次(2,3,4次，分别以DF2、DF3、DF4表示)和传统灌溉施肥(CK)的对比试验。结果表明：籽粒形态(除长度、圆度外)、籽粒灌浆关键参数(V_mean、V_max、V₂、M₂)、千粒质量两两间存在显著或极显著的相关性；滴灌提高了V_mean(平均灌浆速率)、V_max(最大灌浆速率)、V₂(快增期灌浆速率)和M₂(快增期籽粒积累量);与2次追水肥(DF2)相比，3次追水肥后(DF3),最大灌浆速率出现时间T_max、V_mean、 V_max、V₂、M₂和籽粒面...